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新研究找出冰原丧失的潜在解决方案:平流层气溶胶注入

2024-2-12 17 2/12

全球变暖的众多影响之一是由于地球冰原和冰川的融化和后退以及其他原因造成的海平面上升。随着海平面的上升,如果不对海岸进行大规模改造,大片人口稠密的沿海地区最终将变得无法居住。为了避免这种可能性,碳排放需要达到净负值,而在目前情况下,这种状态很难实现。模拟显示,向平流层注入气溶胶可以缓解全球变暖导致的冰原融化。

新研究找出冰原丧失的潜在解决方案:平流层气溶胶注入

在不同条件下,格陵兰冰盖从 1990 年到 2090 年的模拟质量损失(以海平面贡献表示):RCP8.5(红色;最糟糕的情景,气候变暖有增无减)、RCP4.5(绿色;中间情景,在当前条件下可能实现)和 GeoMIP G4(蓝色;RCP4.5 加上 2020-2070 年期间每年向平流层注入 500 万公吨二氧化硫)。资料来源:Ralf Greve

目前有许多关于大幅减缓气候变化影响的建议,其中最广泛的建议涉及改变整个地球各个方面的干预措施--地球工程技术。虽然这些技术有一定的前景,但我们对自然循环的了解还不够,无法全面评估这些干预措施的益处。

由芬兰罗瓦涅米拉普兰大学的 John C. Moore 教授和北海道大学低温科学研究所的 Ralf Greve 教授领导的一个国际研究小组利用模拟技术研究了一种称为平流层气溶胶注入的地球工程技术对冰层融化的潜在影响。他们的研究结果发表在《地球物理研究杂志》(Journal of Geophysical Research)上:地球表面》上发表。

新研究找出冰原丧失的潜在解决方案:平流层气溶胶注入

研究作者拉尔夫-格雷夫(左)和约翰-C-摩尔(右)。资料来源:拉尔夫-格雷夫、约翰-摩尔

摩尔解释说:"平流层气溶胶注入,即 SAI,将通过飞机或高空气球人为地将气溶胶引入平流层,通过全球变暗和反照率(地球反射太阳光的程度)增加来产生冷却效果。"

Moore、Greve 及其同事使用 SICOPOLIS 模型模拟了 1990-2090 年期间格陵兰冰盖在三种不同情景下的变化:RCP8.5(最坏情况,气候变暖有增无减);RCP4.5(中间情况,在目前条件下可能实现);GeoMIP G4(RCP4.5 加上 2020-2070 年期间每年向平流层注入 500 万公吨二氧化硫)。

新研究找出冰原丧失的潜在解决方案:平流层气溶胶注入

比较格陵兰冰盖在 GeoMIP G4 和 RCP4.5 之间变化的 SICOPOLIS 模拟结果:冰层厚度(H)。平流层二氧化硫气溶胶的注入将对冰原边缘(仍然较厚;黄色和红色)产生最大的保护作用。资料来源:John C. Moore、Ralf Greve 等人,《地球物理研究杂志》:地球表面。2023 年 11 月 27 日

模拟结果表明,二氧化硫的 SAI 将对格陵兰冰盖产生明显的保护作用。在 RCP8.5 条件下,冰的损失相当于海平面上升约 90 毫米;在 RCP4.5 条件下,冰的损失相当于海平面上升约 60.6 毫米;但在 GeoMIP G4 条件下,冰的损失仅限于海平面上升约 37.6 毫米。当使用不同的模型 Elmer/Ice 对这些情景进行测试时,结果类似。在 GeoMIP G4 下,冰盖边缘将受益最大。

"这项研究表明,SAI 有助于保护格陵兰冰盖,进而有可能保护地球上的所有其他冰盖,但地球工程是一个极具争议性的话题,"格雷夫总结道。"最大的问题是,地球工程只能解决全球变暖的表象,而不能从根本上解决问题,甚至可能会延误解决根源问题所需的变革。此外,由于地球上的自然系统极其复杂,因此无法准确预测可能产生的积极和消极结果。"

这项研究得到了中国国家重点研发计划、地球表面过程与资源生态国家重点实验室、芬兰科学院COLD联盟、日本学术振兴会、日本文部科学省和北海道大学的资助。

编译来源:ScitechDaily